KR20180029587A - 무동력 마이크로 나노 버블 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무동력 마이크로 나노 버블 발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수압을 이용하여 임펠러(10)를 통해 회전력을 얻고, 물의 직진성을 물 방향 변경 유닛(50)에 의해 회전성으로 바꾸어 에어와 혼합한 뒤, 물과 공기를 일정한 크기로 파워유닛(20)에서 등간 척도 분할 한 후 출구 토출속도를 메듀사를 통해 제어하여 최적의 나노 버블이 형성되도록 하는 기술로 토출되는 버블이 1ml당 나노 개체 수 2억~10억 minute particle을 토출할 수 있는 무동력 마이크로 나노 버블 발생장치에 관한 것이다.

Description

무동력 마이크로 나노 버블 발생장치 {Non-powered micro-nono bubble generator}

본 발명은 무동력 마이크로 나노 버블 발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물과 공기를 일정한 크기로 파워유닛에서 등간 척도 분할 한 후 출구 토출속도를 메듀사를 통해 제어하여 최적의 나노 버블이 형성되도록 하는 기술로 토출되는 버블이 1ml당 나노 개체 수 2억~10억 minute particle을 토출할 수 있는 무동력 마이크로 나노 버블 발생장치에 관한 것이다.

나노 버블은 0.1 um(1 um = 0.001 mm)이하로서 눈으로 확인할 수 없는 초미세 기포를 말하고, 마이크로 버블은 직경이 10 um (1/100 mm)의 미세기포를 통칭한다.

일반기포는 25cm/sec 속도로 표면으로 상승하여 없어지지만 초미세기포는 0.1cm/sec로 아주 느리게 상승하고, 나노 버블은 수중에서 장시간 안정적으로 존재한다.

또한 버블이 터지면서 발생되는 에너지는 4,000-6,000℃의 순간 고열이 발생하고, 140db의 높은 음압과 음이온 발생하며 40 KHz의 초음파를 포함한 400 km/hr 속도의 충격파가 발생한다.

이러한 현상을 이용한 세정효과, 보습효과, 암치료 등의 효과가 이미 검증되었으며, 나노버블은 초미세 기포로서 피부에 형성되어 있는 모공보다 크기가 작아 모공 속으로 들어가 노폐물이나 찌꺼기를 씻어내며, 버블 자체의 미세진동으로 인하여 두피와 피부표면의 각질을 제거하는 뛰어난 효과가 있다.

또한, 나노 버블?이란 특수하게 제작된 마이크로 버블기를 통해 나오는 물과 공기만을 이용하여 생성되는 10㎛이하의 아주 작은 거품을 말한다. 이때, 버블(Bubble)이라 함은 기포(氣泡) 즉, 액체에 존재하는 기체 주머니를 뜻한다.

이러한 나노 버블은 현재 일본에서는 온천욕부터 암 진단까지 다방면에 활용하고 있는데, 마이크로 버블 생성기술 개발은 일본에서 1995년에 도쿠야마 고등전문학교의 다이세이 교수가 세계 최초로 발생기술을 개발했다.

이와 같은 나노 버블은 다음의 세 가지 측면에서 통상의 기포와는 다른 특성을 가지고 있다.

첫째, 액체 속에 있는 크기 또는 직경이 수 밀리미터 이상인 일반적인 기포는 생성과 동시에 위로 떠올라 액체의 표면에서 터지게 되는 반면, 나노 버블은 액체 속에 장시간 머무른다. 그 이유는 나노 버블의 부력이 매우 작아서 액체의 저항력을 이기지 못하기 때문이다.

둘째, 나노 버블이 장시간 액체에 머무를 경우 나노 버블 내부의 기체가 그 표면을 통해 액체 속으로 서서히 용해되면서 점차 그 크기가 더욱 작아진다.

셋째, 버블의 크기가 작으면 작을수록 부피에 대한 표면적의 비율이 커지므로 나노 버블 내부의 기체가 액체에 용해되는 속도와 효율이 더 높아진다.

나노 버블의 이러한 세 가지 특징은 다양한 활용을 가능하게 하는데, 상수처리의 경우 물속에 공기를 효과적으로 주입함으로써 수질을 높이는 처리시간을 단축하는 것이 가능하게 하며, 하수처리의 경우 예를 들어 오존 등 산화성이 강한 기체를 하수에 효과적으로 주입함으로써 하수에 녹아 있는 다양한 악취물질을 효과적으로 분해 내지 제거할 수 있다.

일반적으로, 종래에는 수중에 나노버블을 발생시키기 위해 진공상태에서 나노버블을 발생시키거나 프로펠러 등을 회전시킴으로써, 나노버블을 발생시키는 방식이 주로 활용되어 왔다.

그러나, 상기 종래의 방식은 초기 설치비용이 많이 소요될 뿐만 아니라 에너지 비용도 많이 발생되고, 복잡한 구조로 인해 유지 관리비 또한 다량 발생하는 문제점이 있다.

또한, 용존산소량을 증가시키기 위해 압축산소를 고압으로 물에 분사시킬 경우 용존산소량을 용이하게 증가시킬 수 없을 뿐만 아니라 압축산소를 지속적으로 분사시키기 위해 산소통을 지속적으로 교환해야 하는 번거로움이 있다.

무동력 마이크로 나노 버블 발생장치는 수질 개선에 사용하기 위한 장치로서, 기존에 생산되는 장치들은 수처리에 극히 일부에 적용되고 있지만 본 장치는 수중에 공기를 나노(Nano, 10^-9 m) 크기로 불어 넣어 줌으로서 초미립 산소기포를 발생시켜 세정, 각종 피부질환의 치료 등을 위해 가정에서 쉽게 활용할 수 있는 장치이다.

즉, 기존의 상수도관에 무동력 마이크로 나노버블 발생장치에 연결하여 물을 유입 시킨 뒤 나노 버블 상태로 변화시킨 다음 다른 호스를 통해 내보내는 방식으로, 물과 공기만으로 초미립 산소기포를 발생시키고, 기포 생성 및 소멸 과정에서 초고온 초고압 상태를 순간적으로 유도함으로써 인체에 유익한 온열 초음파를 일으키고, 대량 음이온을 방출시키는 기술이다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 본 발명은, 공급되는 물의 수압에 의하여 특수 제작될 임펠러가 동작하여 최적 공기량을 자가 가변조절하며, 내부 구동장치로의 공기를 강제로 투입, 균일하고 균질한 공기주입과 파워유닛에 의해 물과 공기가 혼합되면서 외부로 최적의 초미세 버블을 배출하기 위한 장치로, 동력이 불가능한 지역(기준수압 2.0kg/㎤ 급수관 유속5.0m/sec 기준)에서의 사용은 하이브리드형 모터 유닛 부스터 기능을 적용하여 횡류형 파워로 산간벽지 어느 곳이든 자가 설치 및 관리가 가능 하도록 설계 하여 기존 방식과는 다른 무동력 마이크로 나노 버블 발생 장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 수원지 수압에 의하여 자동으로 동작하여 최적 공기량을 자가 가변 조절하는 임펠러, 물 분자를 마이크로나노 상태로 파쇄하는 파워유닛, 무동력 축과 외부자력형성으로 강제 승압을 위한 무동력 버블 장치 인터페이스 부, 무동력 마이크로 나노버블 장치의 임펠러와 물 분자 파쇄를 위한 파워유닛 및 각종 제어장치를 구성하는 하우징으로 이루어진 무동력 마이크로 나노 버블 발생장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 유입되는 수압에 의해 자체 발생되는 가압직결 동력 전달을 통해 물 분자를 마이크로 나노 상태로 파쇄하는 부분의 부품인 파워유닛으로 파워 임펠러와 함께 내부 인버터에 의하여 수압을 증압하면서 분산되는 수압을 한곳으로 집중시키고 물 분자의 폭기를 통해 마이크로 나노버블을 생성시키는 방법을 제공한다.

위와 같이 구성된 본 발명은 무동력 마이크로 나노 버블 발생장치에 의해 무동력으로 나노버블을 발생할 수 있어 활용성 및 효율이 증대되고 산업용, 가정용 등으로 범위의 확장 및 대중성이 용이한 효과가 있다.

또한, 무동력 마이크로 나노버블 발생장치를 통해 농작물 생산 촉진, 농수산물 식자재의 세척 및 살균, 세정(각질제거, 피부 노화방지), 아토피 치료 및 예방 등을 위한 기술로 샴푸나 비누 등 세제 없이도 깨끗하게 씻을 수 있어 세제와 물 사용량을 절감할 수 있고, 무동력 방식으로 동력이 불가능한 지역(기준수압 2.0kg/㎤ 급수관 유속5.0m/sec 기준)에서의 사용할 수 있다.

본 발명은 기존의 상수도관에 무동력 마이크로 나노버블 발생장치에 연결하여 물을 유입 시킨 뒤 나노 버블 상태로 변화시킨 다음 다른 호스를 통해 내보내는 방식으로, 물과 공기만으로 초미립 산소기포를 발생시키고, 기포 생성 및 소멸 과정에서 초고온 초고압 상태를 순간적으로 유도함으로써 인체에 유익한 온열 초음파를 일으키고, 대량 음이온을 방출시키는 기술이다.

이는 온열 초음파를 통해 음이온과 초미립 산소기포를 생성하여 아토피, 피부 각질은 물론 모공 속 노폐물을 제거해 외부에서 영양 공급과 산소공급을 원활히 이뤄지게 함으로써 혈액순환을 촉진해 신진대사를 원활하게 하고,

피로해소와 근육 탄력성을 높이고 모공에 기생하는 모낭충 세균 피지 각질 등에도 효과적이어서 의료 및 미용으로도 탁월하며,

한국 원적외선응용평가연구원의 실험 결과에 따르면 초미립 산소기포는 대장균, 녹농균, 살모넬라균, 비브리오 균에 대한 99%의 높은 살균을 보였으며, 이 원리로 아토피, 피부질환 환자들에게 임상 테스트를 실시한 결과 탁원한 효과를 검증하였으며,

세정에 있어서도 초미립 산소기포는 모공보다 작아 모공 속으로 쉽게 침투하여 체지방 분해까지 다양한 기능을 가지고 있으며, 모공 속에 침투한 서보 마이크로나노버블은 노폐물이나 찌꺼기를 세정하고, 미세진동을 통해 피부표면의 오래된 각질을 제거하는 역할을 할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 무동력 마이크로 나노버블 발생장치를 나타내는 구성도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예인 무동력 마이크로 나노버블 발생장치는 도 1에서 보는 바와 같이 크게 임펠러(10), 파워 유닛(20), 토출 레듀사(30)로 구성된다.

먼저 임펠러(10)는 에어유닛에 맞물려 배치되는 것으로 수압에 의하여 자동으로 동작하여 최적 공기량을 자가 가변 조절할 수 있으며, 내부 구동장치로의 공기를 강제 투입하고 균일하고 균질한 공기를 주입할 수 있도록 구성되며 파워유닛으로 전달하기 위한 것이다.

상기 임펠러(10)에서 에어유닛(40)은 외부 공기를 회전하는 임펠러(10)로 공기를 전달하기 위한 것이다.

물 방향 변경 유닛(50)은 입력측에서 들어오는 직선성의 물을 회전성으로 바꿔주면서 나노발생 파워유닛(20)의 회전력을 보강시키게 된다.

파워 유닛(20)은 유입되는 수압에 의해 자체 발생되는 가압직결 동력 전달을 통해 물 분자를 마이크로나노 상태로 파쇄하는 부분으로 본 발명의 핵심기술로서 내부 인버터에 의하여 수압을 증압하면서 분산되는 수압을 한곳으로 집중시키고 물 분자의 폭기를 통해 마이크로 나노버블을 생성시키는 기술이다.

또한 이 파워유닛(20)에 의해 물과 공기가 혼합되면서 최적의 마이크로나노 버블이 생성되는 기술을 포함한다.

상기 파워유닛(20)은 1단계로 공기와 물의 희석을 위해 스크류형 임펠러가 구동되고 2단계에서는 돌기가 있는 파워유닛(20)으로 나노를 생성하게 된다.

상기 임펠러(10)와 파워유닛(20)의 구동을 위해 본 발명에서는 무동력으로 구동하기 위한 기술을 제공하며 무동력 축과 외부자력형성으로 강제 승압을 위한 인터페이스 기술로, 물과 공기혼합으로 1차 물분자를 파쇄 순간 동력으로 끌어올리는 요소기술로서 더욱더 효과적인 버블 생성을 위한 공기와 물과의 혼합야기 시키는 융합기술이다.

토출 레듀샤(30)는 상기 파워 유닛과 연결되어 마이크로 나노버블을 배출하게 된다.

10 : 임펠러 20 : 파워 유닛
30 : 토출 레듀샤 40 : 에어 유닛
50 : 물방향 변경 유닛

Claims (4)

1. 무동력 마이크로 나노 버블 발생장치에 있어서,
   유입되는 수압에 의해 자동으로 동작하여 최적 공기량을 자가 가변 조절하는 임펠러;
   물 분자를 마이크로 나노버블 상태로 파쇄하는 파워유닛(20);
   무동력 축과 외부자력형성으로 강제 승압을 위한 무동력 버블 장치 인터페이스부;
   무동력 마이크로 나노버블 장치의 임펠러(10)와 물 분자 파쇄를 위한 파워유닛(20) 및 각종 제어장치를 구성하는 하우징으로 이루어진 무동력 마이크로 나노 버블 발생장치.
2. 제1항에 있어서,
   에어유닛(40)에 맞물려 배치되는 것으로 수압에 의하여 자동으로 동작하여 최적 공기량을 자가 가변 조절부와 내부 구동장치부로 구성되며, 공기의 강제 투입 및 균일하고 균질한 공기를 주입할 수 있도록 하는 임펠러(10)가 구비되는 것을 특징으로 하는 무동력 마이크로 나노 버블 발생장치.
3. 제1항에 있어서,
   유입되는 수압에 의해 자체 발생되는 가압직결 동력 전달을 통해 물분자를 마이크로나노 상태로 파쇄하고, 내부 인버터에 의해 수압을 증압하면서 분산되는 수압을 한곳으로 집중시켜 물 분자의 폭기를 통해 마이크로 나노버블을 생성시키는 파워유닛(20)이 구비되는 것을 특징으로 하는 무동력 마이크로 나노 버블 발생장치.
4. 상기 임펠러(10)와 파워유닛(20)을 무동력으로 구동하여 마이크로 나노 버블을 발생시키기 위해 무동력 축과 외부자력으로 강제 승압을 위한 인터페이스 기술을 포함하는 무동력 마이크로 나노 버블 발생장치.
   

Images